淮北市氣溫和降水空間分布特征分析

張紅林 顧檢選 周景春

摘要利用2008—2017年淮北市各站的氣象資料，采用統(tǒng)計學方法，分析近10年淮北市氣溫和降水的時空分布特征。結(jié)果表明，近10年淮北市年平均氣溫由北向南、年平均最低氣溫由西向東趨于升高，年平均最高氣溫和最低氣溫≤0℃、最高氣溫≥35℃的天數(shù)自西向東趨于減少，但趨勢不明顯;四季降水量、雨日空間差異顯著，四季降水量具有明顯的緯向分布特征，并表現(xiàn)出顯著的季節(jié)性差異;全年和春秋冬季雨日緯向分布特征明顯。

關(guān)鍵詞氣溫;降水量;雨日;空間差異;淮北市

中圖分類號S16文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）01-0227-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.01.067

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

氣溫和降水不僅影響著工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，而且直接影響著人們的日常生活和生態(tài)環(huán)境。國內(nèi)外已有不少學者對不同區(qū)域的氣溫和降水時空變化進行分析[1-3]，但針對局部研究仍比較少[4-5]。吉辰等[4]研究表明，上海嘉定區(qū)氣溫和降水的空間非均勻性特征顯著。丁仁海[5]研究指出，九華山年降水量比丘陵地區(qū)多34.1%，且降水集中在5—9月。筆者利用統(tǒng)計學方法，分析淮北市氣溫和降水時空分布特征，揭示小尺度局部區(qū)域氣溫和降水的時空演變規(guī)律，為中長期預報精細化制作和為農(nóng)服務(wù)提供參考與啟示。

1資料與方法

1.1研究區(qū)域概況

淮北市地處黃淮平原南緣、淮北平原中部（116°23′～117°02′E、33°16′～34°14′N），南北長150km，東西寬50km，轄1縣3區(qū)（濉溪縣和相山、杜集、烈山區(qū)），土地面積2741km2，人口215.3萬，是國家和安徽省重要的糧食、畜禽等農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)基地。地勢自西北向東南微傾，除東北部有少量低山地形分布外，其余為廣闊平原。以橫貫平原中部的古運河（今宿永公路）為界，北部為黃泛沖積平原區(qū)，南部為古老河湖沉積平原。屬暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，季風明顯，四季分明;氣候溫和，雨量適中;春溫多變，秋高氣爽，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。年日照時數(shù)2313.9h，平均氣溫15.7℃，降水量849.6mm，蒸發(fā)量1648.4mm，空氣相對濕度71%，無霜期217d。全年以東風為主，平均風速

為1.9m/s（相當于2級風）。耕地135988hm2，以小麥-夏玉米、小麥-夏大豆為主。

1.2資料獲取

淮北市境內(nèi)有2個國家氣象站、32個加密自動站。其中34個站點都有降水數(shù)據(jù)，但僅14個站點有氣溫數(shù)據(jù)。根據(jù)安徽省氣象信息中心審核形成的A文件，獲取2008—2017年逐日最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫和降水量，雨日統(tǒng)計降水量≥0.1mm天數(shù)。數(shù)據(jù)經(jīng)安徽省氣象信息中心業(yè)務(wù)質(zhì)量控制，準確無誤。氣象站分布情況如圖1。

站點經(jīng)緯度來自網(wǎng)絡(luò)（http：//www.gpsspg.com/）。輸入站點名稱（鎮(zhèn)村），獲取經(jīng)緯度，取騰訊高德地圖的數(shù)據(jù)，保留4位以上小數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

利用EXCEL2003進行數(shù)據(jù)處理和做圖，計算變異系數(shù);利用DPSv7.05進行相關(guān)和方差分析。

四季劃分：將3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月劃分為春季、夏季、秋季和冬季。

經(jīng)緯度：考慮到經(jīng)緯度空間距離較大，進行統(tǒng)計分析時按分計，即N=（緯度-33）×60，E=（經(jīng)度-116）×60。

方差分析：將氣象臺站作為處理，將年度作為區(qū)組（重復），進行隨機區(qū)組單因素方差分析、LSD法多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1氣溫和降水概況

2008—2017年淮北市年平均氣溫15.4℃，比濉溪站歷年平均（15.3℃）高0.1℃;日最高氣溫年平均（簡稱高平）20.9℃，比濉溪站歷年平均（20.1℃）高0.8℃;日最低氣溫年平均（簡稱低平）11.0℃，比濉溪站歷年平均（9.3℃）高1.7℃;最低氣溫≤0℃的出現(xiàn)在11月—次年4月，全年65.0d;最高氣溫≥35℃的出現(xiàn)在5—8月，全年22.2d?；幢笔衅骄杲邓?24.8～858.9mm，年際差異顯著，8年低于濉溪站歷年平均（837.9mm）;雨日87.1～111.1d，平均98.7d，比濉溪站歷年平均（93.7d）多5.0d。

2.2氣溫和降水的變異系數(shù)

2.2.1離散程度。

淮北市月均溫的變異系數(shù)（CV）1月最大，達23.1%;12月次之，為13.5%;2月居第三，是5.2%;其余月份為0.5%～3.3%。月降水量CV9月最大，達29.4%;2月次之，為24.6%;其余月份為9.1%～13.3%。月雨日CV

1月最大，達17.9%;12月次之，為13.6%;3月居第三，是

13.3%;其余月份為5.9%～11.1%。由此可見，冬季月均溫、

雨日和2月、9月降水量站點間差異較大?？傮w上變異系數(shù)從大到小依次為降水量、雨日、均溫，這說明降水量的空間差異較大，氣溫的空間差異較小。

2.2.2月際變化。

從圖2可看出，均溫、雨日變異系數(shù)的月際變化趨勢為開口向上的拋物線，其方程分別為T=23.7-7.203m+0.515m2（F=14.885**）、D=20.9-4.135m+0.286m2（F=31.576**），最小值都在7月;而降水量變異系數(shù)的月際變化為雙峰曲線，峰值間為開口向上的拋物線變化趨勢，其方程為P=47.8-14.416m+1.338m2（F=15.779**），最小值出現(xiàn)在5月。

2.3不同站點的氣溫

從表1可看出，2008—2017年淮北市年均溫為15.1～16.0℃，五溝、五鋪、楊柳3站較低，博莊、淮北、孫疃礦3站較高;年高平20.5～21.3℃，濉溪、楊柳、五溝、陳集4站較低，孫疃礦、岳集2站較高;年低平10.4～11.9℃，五鋪、岳集、化家湖、五溝4站較低，博莊、淮北2站較高;最低氣溫≤0℃天數(shù)全年有54.1～74.2d，博莊、淮北2站較少，五鋪、岳集、化家湖3站較多;最高氣溫≥35℃天數(shù)全年有15.8～28.4d，濉溪站最少，岳集、孫疃礦2站較多?？梢?，城市熱島效應(yīng)主要表現(xiàn)為平均氣溫、最低氣溫高，低溫天數(shù)少。

相關(guān)分析表明，同一指標不同站點間極顯著正相關(guān)，r≥0.996，且距離越近相關(guān)系數(shù)越大。同月高平與高溫（最高氣溫≥35℃）天數(shù)呈極顯著正相關(guān)，r為0.796～0.968，岳集、孫疃礦和南坪附近高溫強度大、時間長，夏玉米、夏大豆遭遇高溫熱害可能性大。同月低平與低溫（最低氣溫≤0℃）天數(shù)呈極顯著負相關(guān)，r為-0.966～-0.827，12月—次年2月五鋪、岳集、化家湖、楊柳、五溝和百善周邊低溫強度大、時間長，越冬期麥苗受凍較重;4月五鋪、岳集、化家湖和五溝周圍低溫強度大、時間長，小麥遭遇穗部凍害可能性大。年均溫與緯度呈正相關(guān)，由北向南趨于升高;年低平與經(jīng)度呈正相關(guān)，由西向東趨于升高;而年高平和最低氣溫≤0℃、最高氣溫≥35℃的天數(shù)與經(jīng)度呈負相關(guān)，自西向東趨于減少，但均未達顯著水平（表2）。

2.4不同站點的降水

2.4.1降水量。

分析表明，區(qū)域內(nèi)站點間年降水量呈直線正相關(guān)，且距離越近相關(guān)性越強;但不同站點與之相關(guān)顯著的站點數(shù)不一，為7～32站。雙堆、白沙、淮北、任集、尤溝、陳集和五溝7站僅與21.2%～45.5%站呈顯著直線正相關(guān)。降水量空間差異顯著，F(xiàn)值冬季>夏季>秋季>春季。

2008—2017年淮北市春季降水量31.8～271.3mm，10年平均115.60～163.69mm，占年降水量的15.51%～19.95%;陳集站最多，與岳集、白沙、臨渙、百善和雙堆等9站差異不顯著;四鋪站最少，與烈山、任集、化家湖、古饒、朔里和新蔡等21站差異不顯著。夏季降水量164.3～730.9mm，年均降水量318.4～475.3mm，占年降水量的41.91%～55.21%;雙堆最多，與陳集、南坪和童臺閘3站差異不顯著;劉橋最少，與濉溪、烈山、渠溝、鐵佛和五鋪中學等24站差異不顯著。秋季降水量46.0～688.0mm，年均降水量165.8～305.5mm，占年降水量的22.32%～35.26%;五溝最多，顯著高于其他站;童臺閘最少，與相山、博莊、烈山、徐樓、新蔡和化家湖等23站差異不顯著。冬季降水量4.9～260.3mm，年均降水量35.6～68.2mm，占年降水量的5.19%～8.59%;陳集最多，與南坪、五鋪中學、朔里和白沙4站差異不顯著;鐵佛最少，與博莊、相山、濉溪、童臺閘、新蔡和烈山等22站差異不顯著。全年降水量432.6～1206.3mm，年均降水量666.5～911.0mm;陳集最多，與雙堆、南坪、五溝和白沙4站差異不顯著;鐵佛最少，與徐樓、渠溝、化家湖、新蔡、烈山和劉橋等20站差異不顯著（表3）。

2.4.2雨日。

分析表明，區(qū)域內(nèi)站點間年雨日呈直線正相關(guān)，且距離越近相關(guān)性越高;但不同站點與之相關(guān)顯著的站點數(shù)不一，為4～32站。趙集、古饒、馬橋和博莊4站僅與12.1%～42.4%站呈顯著直線正相關(guān)。雨日空間差異顯著，F(xiàn)值冬季>春季>秋季>夏季。

2008—2017年淮北市春季雨日11～48d，年均20.2～27.2d，占年雨日的22.51%～26.74%。五鋪中學站最多，與陳集、白沙、五溝、渠溝、童臺閘和雙堆等19站差異不顯著;淮北站最少，與古饒、朔里、相山、新蔡、烈山和濉溪等15站差異不顯著。夏季雨日20～59d，年均29.8～34.9d，占年雨日的28.57%～35.54%;楊柳最多，與童臺閘、臥龍湖、朔里、化家湖、孫疃礦和雙堆等15站差異不顯著;五溝最少，與任集、濉溪、白沙、劉橋、祁集和百善等28站差異不顯著。秋季雨日13～63d，年均24.1～31.7d，占年雨日的25.71%～30.32%;太平村最多，與五鋪中學、雙堆、化家湖、南坪、臥龍湖和四鋪6站差異不顯著;淮北最少，與劉橋、徐樓、烈山、渠溝、相山和濉溪等22站差異不顯著。冬季雨日2～52d，年均13.0～22.1d，占年雨日的14.30%～20.02%;五鋪中學最多，顯著高于其他站;淮北和濉溪最少，與相山、新蔡、古饒、馬橋、烈山和濉溪等20站差異不顯著。年雨日71～153d，年均88.7～110.4d;五鋪中學最多，與雙堆、楊柳、化家湖、太平村、陳集、南坪、童臺閘7站差異不顯著;淮北和濉溪最少，與劉橋、古饒、馬橋、相山和烈山等10站差異不顯著（表4）。

2.4.3降水與經(jīng)緯度的關(guān)系。

淮北城區(qū)地處東北部邊緣，城區(qū)氣象站經(jīng)緯度較高（116°47.7′～116°54.4′E，33°56.7′～33°62.9′N）。從圖3可以看出，夏季和全年的降水量從南到北總體上呈減少趨勢，但在33°50′～33°55′N有一個谷底（低值區(qū)），這是由于城市雨島效應(yīng)[6]所致。進一步分析表明，夏季和全年降水量與經(jīng)緯度呈二次曲線關(guān)系，隨經(jīng)緯度升高（向北偏東移動）先減少，減少到一定程度又趨于增加，城市雨島效應(yīng)由經(jīng)緯度二次項來反映，低值點為116°39.9′E33°51.0′N、116°40.0′E33°54.2′N，低值區(qū)在鐵佛—徐樓、烈山—劉橋一線附近;春季降水量與緯度呈二次曲線關(guān)系，還與經(jīng)度負相關(guān)，低值區(qū)在臥龍湖—馬橋一線（33°49.1′N）附近;冬季降水量與緯度呈二次曲線關(guān)系，低值區(qū)在烈山—劉橋一線附近;冬春季城市雨島效應(yīng)由緯度二次項來反映。從二次項系數(shù)可以看出，城市雨島效應(yīng)夏季>春季>冬季，秋季城市雨島效應(yīng)不明顯（表5）。由此可見，降水量具有明顯的緯向分布特征，并表現(xiàn)出顯著的季節(jié)性差異。

相關(guān)分析表明，全年和春秋冬季雨日與緯度均呈負相關(guān)，而夏季雨日與經(jīng)度近似正相關(guān)（P=8.99%）。緯度每降低10分（約南移18km），春季雨日增加0.97d，秋季增加0.56d，冬季增加0.85d，全年增加2.26d;經(jīng)度每降低10分（約西移15km），夏季雨日減少0.44d。全年和春秋冬季雨日緯向分布特征明顯。

3結(jié)論與討論

（1）影響氣溫空間分布的因素很多，主要是宏觀地理條件（所處經(jīng)緯度、離大水體的遠近以及宏觀的氣候背景條件等）、局地地形條件（海拔、坡度、坡向、遮蔽度等）以及下墊面性質(zhì)（土壤、植被狀況等）等[7]。研究表明，2008—2017年淮北市14站年均溫由北向南趨于升高，年低平由西向東趨于升高，年高平和最低氣溫≤0℃、最高氣溫≥35℃的天數(shù)自西向東趨于減少，但相關(guān)性未達顯著水平。同一指標不同站間呈極顯著正相關(guān)，同月高平與高溫天數(shù)呈極顯著正相關(guān)，低平與低溫天數(shù)呈極顯著負相關(guān)。

（2）一個地方降水的多少主要受經(jīng)緯度、海拔的影響，還受地形因素的影響。研究表明，2008—2017年淮北市34站四季降水量、雨日空間差異顯著，四季降水量具有明顯的緯向分布特征，并表現(xiàn)出顯著的季節(jié)性差異;全年和春秋冬季雨日緯向分布特征明顯。

（3）淮北市南北相差1個緯度，東西相差0.8個經(jīng)度。降水量、雨日的空間差異顯著。10年平均春、夏、秋、冬季降水量極差分別為48.1、156.9、139.7、32.7mm，全年極差達245.2mm。區(qū)域內(nèi)降水多寡并存。要加強農(nóng)田基本建設(shè)，開挖、疏通排水溝，新建、修復橋涵，切實做到旱能灌、澇能排。抓住有利時機，實施人工增雨作業(yè)。大運河沿線至烈山—劉橋一線是人工增雨的重點區(qū)域。

（4）全球氣候變暖已經(jīng)成為不爭的事實。農(nóng)業(yè)是受全球氣候變化影響最大、最直接的行業(yè)之一，尤其是作為農(nóng)業(yè)主體的作物生產(chǎn)與糧食安全[8]。降水量和雨日空間差異顯著，相近站間顯著正相關(guān)。為此，在分析氣候條件對作物產(chǎn)量的影響時，要參照試驗田最近氣象站的降水數(shù)據(jù)。

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